JP6366016B2 - Power receiving apparatus, power receiving method, and power transmission system - Google Patents
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Description
本発明は、送電装置から伝送された電力を非接触で受電する受電装置、受電方法及び電力伝送システムに関する。 The present invention relates to a power receiving device, a power receiving method, and a power transmission system that receive power transmitted from a power transmitting device in a contactless manner.
従来、1次側の送電装置から2次側の受電装置に非接触で電力を伝送することにより、受電装置を充電する非接触充電(給電)システムが知られている。例えば、送電装置には送電用の1次コイル、受電装置には受電用の2次コイルがそれぞれ設けられ、受電装置が送電装置の所定の載置面上に載置されたことが検知されると、1次コイルから2次コイルに電力が非接触で伝送され、2次コイルに電力が誘起される。この電力によって受電装置に内蔵される充電池が充電される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a contactless charging (power feeding) system that charges a power receiving device by transmitting power from a primary power transmitting device to a secondary power receiving device in a contactless manner is known. For example, the power transmission device is provided with a primary coil for power transmission, and the power reception device is provided with a secondary coil for power reception, and it is detected that the power reception device is placed on a predetermined placement surface of the power transmission device. Then, power is transmitted from the primary coil to the secondary coil in a non-contact manner, and power is induced in the secondary coil. A rechargeable battery built in the power receiving apparatus is charged by this power.
ここで、上述した非接触充電に関連し、電子キーシステムの通信に対する影響を抑制しつつも充電時間を確保する先行技術として、例えば特許文献1に示す非接触充電装置が知られている。
Here, for example, a non-contact charging apparatus disclosed in
特許文献1では、車両には非接触充電装置と車載装置とが備えられ、車載装置は、ユーザにより所持される電子キーとの相互通信を通じてエンジンの始動を許可する。非接触充電装置は、ユーザにより所持される携帯端末を非接触で充電させる。車載装置は、電子キーの車外への持ち出しの有無を検知するためのウェイク信号を生成し、このウェイク信号を変調した信号を車内に送信する。例えば電子キーが車内にない(言い換えると電子キーが車外に持ち出されている)場合には、変調されたウェイク信号に対するアック信号が応答されないので、車載装置は、一定時間経過後に、ウェイク信号を生成し、ウェイク信号の変調信号を再度送信する。このようなウェイク信号の変調信号の再送信は複数回にわたって行われる。
In
上述した特許文献1を含む従来の非接触充電の際に、1次側の送電装置における送電コイルと2次側の受電装置における受電コイルとの間の距離が近い場合(例えば数[mm]程度)には、1次側の送電装置におけるインピーダンスの変化が大きいので、1次側の送電装置は、2次側の受電装置が送電装置の載置面に載置されたことを検知することができる。
In the case of conventional non-contact charging including
しかし、1次側の送電装置における送電コイルと2次側の受電装置における受電コイルとの間の距離が遠い場合(例えば数十[mm]程度)には、1次側の送電装置におけるインピーダンスの変化が小さいので、1次側の送電装置は、2次側の受電装置が送電装置の載置面に載置されたことを検知することができないという課題がある。 However, when the distance between the power transmission coil in the primary power transmission apparatus and the power reception coil in the secondary power reception apparatus is long (for example, about several tens [mm]), the impedance of the primary power transmission apparatus Since the change is small, there is a problem that the primary-side power transmission device cannot detect that the secondary-side power reception device is placed on the placement surface of the power transmission device.
本発明は、上述した従来の課題を解決するために、送電装置に接近した場合に、一定時間にわたって定電流を流すことで送電装置におけるインピーダンスの変化を大きくさせ、送電装置の載置面に載置されたことを認識させる受電装置、受電方法及び電力伝送システムを提供することを目的とする。 In order to solve the above-described conventional problems, the present invention increases a change in impedance in a power transmission device by causing a constant current to flow for a certain period of time when the power transmission device is approached, and is mounted on a mounting surface of the power transmission device. It is an object of the present invention to provide a power receiving device, a power receiving method, and a power transmission system for recognizing the installation.
本発明は、電力を送電装置から非接触で受電する受電コイルと、前記送電装置における間欠的な送電電流に応じて前記受電コイルで受電される間欠送電電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第1所定時間を計時する第1タイマー回路と、前記第1タイマー回路が前記第1所定時間を計時する間、前記第1タイマー回路からの動作制御信号に応じて、前記送電装置のインピーダンスが小さくなるように所定の定電流が流れ、前記第1所定時間が経過すると前記送電装置のインピーダンスが大きくなるよう定電流動作を停止する定電流回路と、を備える、受電装置である。
The present invention includes a power receiving coil for receiving a non-contact power from the power transmission device, intermittent induced voltage corresponding to the intermittent power transmission power received by the power receiving coil according to the transmission current in the power transmitting device to a predetermined value A first timer circuit that counts a first predetermined time when the time is exceeded, and the power transmission according to an operation control signal from the first timer circuit while the first timer circuit counts the first predetermined time. impedance of the device is predetermined constant current to flow so as to decrease, and a constant current circuit that stops the constant current operation so that the impedance of the power transmission device and the first predetermined time has elapsed increases, at the receiving device is there.
また、本発明は、受電装置における受電方法であって、間欠的な送電電流に応じた間欠送電電力を送電装置から非接触で受電コイルにおいて受電するステップと、前記受電コイルにより受電された前記間欠送電電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第1タイマー回路において第1所定時間を計時するステップと、前記第1タイマー回路が前記第1所定時間を計時する間、前記第1タイマー回路からの動作制御信号に応じて、前記送電装置のインピーダンスが小さくなるように定電流回路において所定の定電流が流れるステップと、前記第1所定時間が経過すると前記送電装置のインピーダンスが大きくなるよう前記定電流回路の動作を停止するステップと、を有する、受電方法である。
Further, the present invention provides a power receiving method in the power receiving device, step a, the intermittent, which is powered by said power receiving coil for receiving the power receiving coil in a non-contact intermittent transmission power according to the intermittent power transmission current from the power transmission apparatus When the induced voltage corresponding to the transmitted power exceeds a predetermined value, the first timer circuit counts the first predetermined time, and the first timer circuit counts the first predetermined time while the first timer circuit counts the first predetermined time. In accordance with an operation control signal from the timer circuit, a step in which a predetermined constant current flows in the constant current circuit so that the impedance of the power transmission device decreases, and the impedance of the power transmission device increases after the first predetermined time has elapsed. And stopping the operation of the constant current circuit .
また、本発明は、送電装置と受電装置とを含む電力伝送システムであって、前記送電装置は、間欠的な送電電流に応じた電力を非接触で送電する送電コイルと、前記受電装置が所定の載置面上に載置されたことを検知する載置検知部と、を備え、前記受電装置は、前記送電コイルから送電された電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルにより受電された電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第1所定時間を計時する第1タイマー回路と、前記第1タイマー回路が前記第1所定時間を計時する間、前記第1タイマー回路からの動作制御信号に応じて、所定の定電流が流れる定電流回路と、を備え、前記載置検知部は、前記所定の定電流に基づく前記送電装置におけるインピーダンスの変化に応じて、前記受電装置が前記所定の載置面上に載置されたことを検知する、電力伝送システムである。 In addition, the present invention is a power transmission system including a power transmission device and a power reception device, wherein the power transmission device transmits power corresponding to an intermittent power transmission current in a contactless manner, and the power reception device is a predetermined power transmission system. And a power receiving coil that receives power transmitted from the power transmitting coil, and the power receiving coil receives power from the power receiving coil. A first timer circuit for measuring a first predetermined time when an induced voltage corresponding to electric power exceeds a predetermined value; and while the first timer circuit measures the first predetermined time, from the first timer circuit A constant current circuit through which a predetermined constant current flows according to the operation control signal, wherein the position detection unit is configured to change the impedance of the power transmission device based on the predetermined constant current. Is the predetermined It detects that it has been placed on the surface, a power transmission system.
本発明によれば、送電装置に接近した場合に、一定時間にわたって定電流を流すことで送電装置におけるインピーダンスの変化を大きくさせ、送電装置の載置面に載置されたことを認識させることができる。 According to the present invention, when approaching the power transmission device, a constant current is allowed to flow for a certain period of time to increase the impedance change in the power transmission device and to recognize that the power transmission device is placed on the placement surface of the power transmission device. it can.
以下、本発明に係る受電装置、受電方法及び電力伝送システムの実施形態(以下、「本実施形態」という)について、図面を参照して説明する。本実施形態の電力伝送システム50は、1次側としての送電装置10と2次側としての受電装置20とを含む構成である(図1参照)。
Hereinafter, embodiments of a power receiving device, a power receiving method, and a power transmission system according to the present invention (hereinafter referred to as “this embodiment”) will be described with reference to the drawings. The
本実施形態の送電装置10は、送電装置10に設けられた所定の載置面(不図示)上に物体(例えば受電装置20又は金属異物MTB)が載置(搭載)されたことを検知し、この物体との間の認証処理が成功し、更に、載置された物体が金属異物MTBではないことを検知した場合に、受電装置20に対して非接触で電力を送電(伝送)する。受電装置20は、送電装置10から送電(伝送)された電力を用いて充電池の一例としてのバッテリに充電する。
The
なお、以下の説明において、非接触充電では、1次側とは電力を送電する側を示し、2次側とは電力を受電して充電する側を示す。また、電力を供給する処理を「給電」と記載し、電力を充電池(バッテリ)にためる処理を「充電」と記載し、特段の説明が無い限り、両者を使い分けて説明する。 In the following description, in non-contact charging, the primary side indicates the side that transmits power, and the secondary side indicates the side that receives power and charges. In addition, a process for supplying electric power is described as “power supply”, a process for storing electric power in a rechargeable battery (battery) is described as “charging”, and both are described separately unless otherwise specified.
図1は、本実施形態の電力伝送システム50のシステム構成の一例を示すブロック図である。送電装置10は、例えばクレードル等の充電台であり、具体的には、コントロールCPU(Central Processing Unit)11と、給電IC(Integrated Circuit)12と、ドライブ回路13と、インバータ回路14と、LPF(Low Pass Fileter)15と、搭載検知回路16と、共振用コンデンサ17と、異物検知回路18と、送電コイルTxCとを含む構成である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a system configuration of a
また、受電装置20は、例えば携帯電話機、スマートフォン、タブレット端末等のデータ通信機器であり、具体的には、受電コイルRxCと、共振用コンデンサ21と、整流平滑回路22と、DC(Direct Current)/DC23と、チャージャ24と、給電IC25と、定電流回路26と、2つのタイマー回路TM1,TM2とを含む構成である。
The power receiving
(送電装置の構成)
コントロールCPU11は、送電装置10を構成する各部の動作を全体的に統括するための制御処理、送電装置10を構成する各部との間の信号処理、その信号処理結果を用いた判断処理(例えば、搭載検知、認証完了の判断、給電の停止、給電の停止時におけるリセット処理、異物検知)、又は各部への指示処理を行う。また、コントロールCPU11は、送電装置10におけるインピーダンスを監視している。
(Configuration of power transmission device)
The
給電IC12は、コントロールCPU11からの指示に応じて、送電装置10から受電装置20への電力の送電(給電)処理と、送電装置10と受電装置20との間の認証処理とを主に制御し、例えばドライブ回路13の動作に必要な電圧をドライブ回路13に供給する。また、送電電流制御部の一例としての給電IC12は、送電装置10の載置面に金属異物MTBが載置されたことがコントロールCPU11により判断された場合には、所定期間(具体的には、図7に示す時刻t1〜t5)にわたって間欠的な送電電流の出力周期を増加させ、例えば5[ミリ秒]から100[ミリ秒]に切り替える(図7参照)。
The
なお、以下の説明において、送電装置10の所定の載置面の近くには、送電コイルTxCが配設され、受電装置20が載置面に接近すると、送電コイルTxCと受電コイルRxCとの間で電力の送電が開始される前に、送電装置10と受電装置20との間で認証処理が行われる。
In the following description, a power transmission coil TxC is disposed near a predetermined placement surface of the
また、給電IC12は、包絡線検波部12aを有し(図9(A)参照)、後述する搭載検知回路16からの出力(即ち包絡線検波部12aの出力を示す検波電圧V3)を搭載検知回路16に供給する。搭載検知回路16の詳細な回路構成例については、図9(A)及び(B)を参照して後述する。なお、後述するように、異物検知回路18への動作指示はコントロールCPU11から与えられるが、給電IC12から与えられても良い。
The power feeding IC 12 includes an
なお、本実施形態では、コントロールCPU11と給電IC12とは別々に構成されているが、どちらか一方が他方に含まれた構成としても良い。言い換えると、給電IC12はコントロールCPU11の内部に含まれるように構成されても良いし、コントロールCPU11は給電IC12の内部に含まれるように構成されても良い。
In the present embodiment, the
また、受電装置20が送電装置10の所定の載置面上に載置されたことが搭載検知回路16により判断された後、受電装置20の定電流回路26が動作する期間(具体的には、図6に示す時刻t1〜t3)に流れる定電流に基づいて、電流値が連続的に一定となる送電電流Iが送電装置10において流れる。このため、給電IC12は、この連続的な送電電流Iに所定の認証信号を重畳させた伝送信号を送電コイルTxCから送電させる。給電IC12は、認証信号としては、例えば所定の信号をASK(Amplitude Shift Keying )又はFSK(Frequency Shift Keying)を施して生成する。なお、給電IC12は、所定の信号にASKやFSKを施して認証信号を生成する以外に、送電装置10であることを識別させるための所定のIDを認証信号として用いても良い。これにより、給電IC12は、簡易に認証信号を生成することができる。
In addition, after the
ドライブ回路13は、直流電源又は商用の交流電源からの電流(送電電流I)に応じて、インバータ回路14を動作させるためのクロック信号(言い換えると、インバータ回路14がDC信号をAC(Alternative Current)信号に変換する際に用いるDC信号(矩形波)の周波数を決定するための信号)を生成してインバータ回路14に出力する。なお、ドライブ回路13は、インバータ回路14の内部に含まれるように構成されても良い。
The drive circuit 13 is a clock signal for operating the
インバータ回路14は、送電電流IのDC信号をAC信号に変換してLPF15に出力する。
The
LPF15は、インバータ回路14の出力(送電電流IのAC信号)の低周波成分(例えばDC成分)を遮断して共振用コンデンサ17に出力する。なお、LPF15の出力は、電圧に変換されて、入力電圧V7として搭載検知回路16に供給される。
The
載置検知部の一例としての搭載検知回路16は、図2(B)に示す搭載検知区間に対応する第1所定時間Td1の間では、受電装置20又は金属異物MTB(図7参照)が所定の載置面上に載置されたか否かを判断し、所定の条件(即ち、後述する出力電圧V6の値の条件)が成立した場合に、受電装置20又は金属異物MTB(図7参照)が所定の載置面上に載置されたことを検知する。ここで、搭載検知回路16の詳細な回路構成例について、図9(A)及び(B)を参照して説明する。
In the mounting
図9(A),(B)は、搭載検知回路16の回路構成の一例を示す図である。搭載検知回路16は、図9(A)に示す第1搭載検知回路部16aと図9(B)に示す第2搭載検知回路部16bとを含む構成である。図9(A)に示す第1搭載検知回路部16aは、増幅器と2つの抵抗(例えば抵抗値R1=49.9[kΩ]の抵抗と抵抗値R2=7.5[kΩ]の抵抗)とが直列に接続された構成である。
FIGS. 9A and 9B are diagrams illustrating an example of the circuit configuration of the mounting
図9(A)において、LPF15の出力としての入力電圧V7は、2つの抵抗の抵抗値R1,R2の分圧比によって、電圧V_DETINとして給電IC12の包絡線検波部12aに入力される。包絡線検波部12aでは、電圧V_DETINの包絡線が検波され、検波出力としての電圧V_DETOUTが検波電圧V3として第2搭載検知回路部16bに入力される。検波電圧V3と入力電圧V7との関係は、例えば数式(1)により示される。
In FIG. 9 (A), the input voltage V 7 as the output of the LPF15 is the division ratio of the resistance values R1, R2 of the two resistors is inputted to the
図9(B)において、検波電圧V3は、抵抗(例えば抵抗値R3=7.5[kΩ])を介してコンパレータCMPの反転入力端子に入力され、電源電圧が降圧された基準電圧V4が2つの抵抗の抵抗値R6,R5との分圧比によって、基準分圧電圧V5がコンパレータCMPの非反転入力端子に入力される。コンパレータCMPと抵抗(例えば抵抗R4=7.5[kΩ])とによって、第2搭載検知回路部16bは、出力電圧V6に関する情報を給電IC12に出力する。
In FIG. 9 (B), the detected voltage V 3, the resistance (e.g., resistance value R3 = 7.5 [kΩ]) is input to the inverting input terminal of the comparator CMP via a reference voltage V 4 the power supply voltage is stepped down There the division ratio between the resistance value R6, R5 of two resistors, the reference divided voltage V 5 is input to the non-inverting input terminal of the comparator CMP. By a comparator CMP resistance (e.g. resistance R4 = 7.5 [kΩ]), the second mounting
ここで、図9(B)において、基準分圧電圧V5と基準電圧V4との関係は、例えば数式(2)により示されるが、抵抗値R6,R5との分圧比をk1とすると(数式(3)参照)、数式(4)により示される。また、基準分圧電圧V5と出力電圧V6との関係は、例えば数式(5)により示される。数式(5)において、k2は抵抗値R4,R3の比率を示す(数式(6)参照)。 Here, in FIG. 9 (B), the relationship between the reference divided voltage V 5 and the reference voltage V 4, for example when it is indicated by Equation (2), the partial pressure ratio between the resistance value R6, R5 and k1 ( It is shown by the mathematical formula (4). The relationship between the reference divided voltage V 5 and the output voltage V 6, for example represented by formula (5). In Equation (5), k 2 denotes the ratio of the resistance value R4, R3 (see Equation (6)).
また、図9(A)において、抵抗値R1,R2との分圧比をk1とすると(数式(7)参照)、数式(1)は数式(8)により示されるので、出力電圧V6と入力電圧V7との関係は数式(9)により示される。 Further, in FIG. 9A, when the voltage division ratio between the resistance values R1 and R2 is k 1 (see Expression (7)), Expression (1) is expressed by Expression (8), so that the output voltage V 6 and relationship between the input voltage V 7 is represented by equation (9).
このように、搭載検知回路16は、数式(9)により算出された出力電圧V6に関する情報を給電IC12に出力する。給電IC12は、出力電圧V6が例えば1.1を超える場合には(V6>1.1)、スタンバイ状態(即ち、送電装置10の載置面には何も載置されていない状態)であると判定し、一方、出力電圧V6が例えば1.0未満である場合には(V6≦1.0)、搭載検知状態(即ち、送電装置10の載置面には受電装置20又は受電装置20以外の物体の一例としての金属異物が載置された状態)であると判定する。
Thus, the mounting
なお、以下の説明では、搭載検知状態には、厳密には搭載されていなくても載置面に接近している状態が含まれても良いとする。 In the following description, it is assumed that the mounting detection state may include a state in which the mounting surface is close to the mounting surface even if it is not mounted.
なお、載置検知部の一例としての搭載検知回路16は、受電装置20が送電装置10の載置面に載置された場合には、後述する受電装置20の定電流回路26が動作する期間(具体的には、図6に示す時刻t1〜t3)に流れる定電流に基づいて送電装置10のインピーダンスが小さくなるように変化するので、例えばコントロールCPU11から得られるインピーダンスの監視値に応じて、搭載検知状態(即ち、送電装置10の載置面には受電装置20又は受電装置20以外の物体の一例としての金属異物が載置された状態)であると判定しても良い。
Note that the mounting
また、搭載検知回路16は、LPF15の出力に相当する入力電圧V7を用いて、スタンバイ状態又は搭載検知状態のいずれであるかを判定しても良い。但し、入力電圧V7は包絡線検波部12aにより包絡線検波が施されていない電圧であるため、搭載検知回路16は、LPF15の出力に相当する入力電圧V7を用いて、スタンバイ状態又は搭載検知状態のいずれであるかを判定するよりも、出力電圧V6を用いることで、スタンバイ状態又は搭載検知状態のいずれであるかを高精度に判定することができる。
Further, the mounting
共振用コンデンサ17は、例えば2つのコンデンサが並列接続された構成であり、送電コイルTxCとの間で共振作用を起こす。共振用コンデンサ17のコンデンサの容量値は、送電コイルTxCのインダクタンス値とで共振周波数が定められるように設定されている。
The
異物検知回路18は、直流電源からの直流電流又は商用の交流電源(不図示)からの交流電流が整流された直流電流を示す送電電流Iを監視しており、コントロールCPU11又は給電IC12からの指示に応じて、例えば図2(B)に示す異物検知区間に対応する第2所定時間Td2の間では、後述する受電装置20のタイマー回路TM2が第2所定時間Td2を計時する間(具体的には図6に示す時刻t3〜t4)の送電電流Iの監視結果をコントロールCPU11に出力する。
The foreign
コントロールCPU11は、異物検知回路18における送電電流Iの監視結果と、コントロールCPU11自身で判断する送電装置10と受電装置20との間の認証完了の有無(言い換えると認証処理の成否)とを基に、送電装置10の載置面に受電装置20以外の金属異物が載置されたか否かを判定する。なお、コントロールCPU11と異物検知回路18とにより、異物載置判断部が構成される。
The
また、異物検知回路18は、送電電流Iを監視する場合に限らず、他のパラメータ(例えば温度)を監視し、温度の監視結果をコントロールCPU11に出力しても良い。この場合、コントロールCPU11は、異物検知回路18における温度の監視結果と所定の温度閾値との比較結果を基に、送電装置10の載置面に受電装置20以外の金属異物が載置されたか否かを判定する。
The foreign
送電コイルTxCは、LPF15の出力に応じた間欠的な送電電流I若しくは連続的な送電電流Iに応じた電力(送電電力)、又はLPF15の出力に応じた間欠的な送電電流I若しくは連続的な送電電流Iに応じた電力(送電電力)に所定の認証信号が重畳された伝送信号を非接触で送電する。
The power transmission coil TxC has an intermittent power transmission current I according to the output of the
(受電装置の構成)
受電コイルRxCは、受電装置20が送電装置10の載置面に接近した場合又は載置面に載置された場合に、送電コイルTxCから送電された電力の信号又は伝送信号を非接触で受電する。送電コイルTxCからの非接触な電力の送電によって受電コイルRxCに誘起された電圧(誘起電圧)が共振用コンデンサ21を介して整流平滑回路22に入力される。
(Configuration of power receiving device)
The power receiving coil RxC receives the power signal or the transmission signal transmitted from the power transmitting coil TxC in a non-contact manner when the
共振用コンデンサ21は、例えば2つのコンデンサが並列接続された構成であり、受電コイルRxCとの間で共振作用を起こす。共振用コンデンサ21のコンデンサの容量値は、受電コイルRxCのインダクタンス値とで共振周波数が定められるように設定されている。
The
整流平滑回路22は、整流回路と平滑回路とを含む構成であり、受電コイルRxCにおいて受電された電力の信号又は伝送信号に対して整流処理及び平滑処理を行う。図2(B)に示すように、受電装置20が送電装置10の載置面に接近すると、送電装置10における送電電流Iは増加するので、整流平滑回路22の出力(例えば整流平滑出力電圧V2)が増加する。
The rectifying / smoothing
DC/DC23は、不図示のスイッチング素子を有し、給電IC25からの動作制御信号に応じて、オン又はオフを切り替える。例えば、DC/DC23は、オン状態である場合には、整流平滑回路22の出力を基に、送電装置10から送電された電力を充電池の一例としてのバッテリに充電するために必要な所定の直流電圧、又は受電装置20のシステム(コンピュータシステム)の動作に必要な所定の直流電圧に変圧(降圧)する。一方、DC/DC23は、オフ状態である場合には、整流平滑回路22の出力が入力されない。
The DC /
チャージャ24は、DC/DC23により変圧(降圧)された直流電圧に従って、バッテリを充電したり、受電装置20のシステムを動作させたりする。
The charger 24 charges the battery or operates the system of the
給電IC25は、タイマー回路TM1が第1所定時間Td1の計時を開始した後、送電装置10から送電された伝送信号に含まれる電力の信号と認証信号とに分離する。また、認証部の一例としての給電IC25は、認証信号を用いて、送電装置10と受電装置20との間の認証処理を行う。
The
また、給電IC25は、タイマー回路TM1が第1所定時間Td1を計時した後(言い換えると、第1所定時間Td1の計時を終了した後)であって、タイマー回路TM2に対して第2所定時間Td2の計時を指示し、更に、タイマー回路TM2が第2所定時間Td2の計時を開始した後、DC/DC23をオフ状態に切り替えることで、受電コイルRxCとDC/DC23との間を非導通状態(オフ状態)に切り替える。
In addition, the
一方、給電IC25は、タイマー回路TM2が第2所定時間Td2を計時した後(言い換えると、第2所定時間Td2の計時を終了した後)、DC/DC23をオン状態に切り替えることで(図2(B)参照)、送電装置10から送電された電力を用いて、受電コイルRxCとの間が導通状態(オン状態)となったDC/DC23を介して、チャージャ24に対しバッテリへの充電を行わせる。
On the other hand, the
定電流回路26は、タイマー回路TM1が第1所定時間Td1を計時する間、タイマー回路TM1からの動作制御信号を受けることで、所定の定電流が流れる(図5参照)。ここで、定電流回路26の回路構成例について、図5を参照して説明する。
The constant
図5は、定電流回路26の構成例を示す図である。図5に示す定電流回路26は、例えば第1トランジスタ素子FT1と定電流素子CT1と第2トランジスタ素子FT2と270[Ω]の抵抗値を有する抵抗とが直列接続された回路と、第3トランジスタ素子FT3と10[Ω]の抵抗値を有する抵抗とが直列接続された回路とが並列接続された構成である。第2トランジスタ素子FT2と第3トランジスタ素子FT3とは、各々のゲート端子が接続されたカレントミラー回路を構成する。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the constant
タイマー回路TM1は、送電装置10と受電装置20との間の認証処理のために、一定期間(例えば第1所定時間Td1)において、定電流回路26を動作させる。定電流回路26が動作すると受電装置20には定電流が流れるので、定電流が流れることによって、受電装置20が接近した又は載置面に載置された送電装置10のインピーダンスが小さくなるように変化し、送電装置10における送電電流Iが大きくなる。これにより、認証信号と電力の波形(例えば矩形波)との相違が鮮明になり、受電装置20の給電IC25は、電力の信号と認証信号とを高精度に分離することができ、認証処理を簡易に行うことができる。
The timer circuit TM1 operates the constant
図5において、整流平滑出力電圧V2が一定値を超えると、タイマー回路TM1は動作を開始することができる。このため、タイマー回路TM1は、第1所定時間Td1の計時を開始し、定電流回路26をオンさせるための動作制御信号を第1トランジスタ素子FT1のゲート端子に入力させる。
5, when the rectified and smoothed output voltage V 2 exceeds a certain value, the timer circuit TM1 can start the operation. Therefore, the timer circuit TM1 starts measuring the first predetermined time Td1, and inputs an operation control signal for turning on the constant
第1トランジスタ素子FT1は、タイマー回路TM1からの動作制御信号がHi(ハイ)又はLo(ロー)のいずれかであるかに応じて、定電流回路26の動作のオン又はオフを切り替えるためのスイッチング素子である。
The first transistor element FT1 is a switching for switching on or off the operation of the constant
タイマー回路TM1が第1所定時間Td1の計時を開始してから、第1所定時間Td1の計時が終了するまでの期間、又は送電装置10と受電装置20との間の認証処理が成功するまでの期間では、タイマー回路TM1からの動作制御信号はHi状態となるので、定電流回路26は動作し、270[ミリA]の定電流が流れる。一方、第1所定時間Td1の計時が終了した後、又は送電装置10と受電装置20との間の認証処理が成功した後では、タイマー回路TM1からの動作制御信号はLo状態となるので、定電流回路26は動作を停止し、定電流は流れない。
A period from when the timer circuit TM1 starts measuring the first predetermined time Td1 until the time measurement of the first predetermined time Td1 ends, or until the authentication process between the
図2(A)は、受電装置20の2つのタイマー回路TM1,TM2、定電流回路26、DC/DC23の接続関係の一例を示す図である。図2(B)は、送電装置10における搭載検知区間及び異物検知区間の説明図である。図2(B)の横軸は時間を示し、図2(B)の縦軸は送電装置10における送電電流Iの大きさを示す。図2(B)に示す点線は、搭載検知閾値Ith1を示す。搭載検知閾値Ith1は、送電装置10の載置面に何かしらの物体(例えば受電装置20又は金属異物MTB)が載置されたか否かを判定するために設けられた閾値である。
FIG. 2A is a diagram illustrating an example of a connection relationship between the two timer circuits TM <b> 1 and TM <b> 2, the constant
タイマー回路TM1が第1所定時間Td1を計時する前(言い換えると、受電コイルRxCが送電コイルTxCに接近する前)では、送電装置10における送電電流は間欠的な電流であり、この送電電流の大きさは、送電装置10から受電装置20に電力が送電された場合にタイマー回路TM1を動作させる(言い換えると、整流平滑出力電圧V2が一定値を超える)程度の大きさである。
Before the timer circuit TM1 measures the first predetermined time Td1 (in other words, before the power reception coil RxC approaches the power transmission coil TxC), the power transmission current in the
タイマー回路TM1は、整流平滑出力電圧V2が一定値を超えると、第1所定時間Td1の計時を開始して第1所定時間Td1を計時する。上述したように、タイマー回路TM1は、第1所定時間Td1を計時する間、定電流回路26の動作をオンさせるための動作制御信号を定電流回路26に出力する。本実施形態では、第1所定時間Td1は、例えば1[秒]であり、送電装置10の載置面に受電装置20又は金属異物が搭載されたか否かが判定される搭載検知区間としての役割を有する。
The timer circuit TM1, when rectified smoothed output voltage V 2 exceeds a certain value, for counting a first predetermined time period Td1 starts counting the first predetermined time Td1. As described above, the timer circuit TM1 outputs an operation control signal for turning on the operation of the constant
なお、第1所定時間Td1の開始タイミングは、送電装置10の送電コイルTxCに受電装置20の受電コイルRxCが接近した時(図2(A)に示す時刻t0参照)、又は送電装置10の載置面に受電装置20が載置された時である(図6に示す時刻t1参照)。
The start timing of the first predetermined time Td1 is set when the power receiving coil RxC of the
タイマー回路TM2は、タイマー回路TM1が第1所定時間Td1の計時を終了した時(図2(A)又は図6に示す時刻t3参照)、又は送電装置10と受電装置20との間の認証処理が成功した時(図6に示す時刻t2参照)、第2所定時間Td2の計時を開始して第2所定時間Td2を計時する。本実施形態では、第2所定時間Td2は、例えば0.5[秒]であり、送電装置10の載置面に搭載された物体が異物であるか否かが判定される異物検知区間としての役割を有する。
The timer circuit TM2 performs authentication processing when the timer circuit TM1 finishes counting the first predetermined time Td1 (see time t3 shown in FIG. 2A or FIG. 6) or between the
次に、受電装置20の2つのタイマー回路TM1,TM2、定電流回路26及びDC/DC23の第1所定時間Td1、第2所定時間Td2が計時される間又はその前後の動作について、図3(A)、図3(B)及び図4を参照して説明する。
Next, the operation during or before and after the first predetermined time Td1 and the second predetermined time Td2 of the two timer circuits TM1 and TM2, the constant
図3(A)は、タイマー回路TM1が第1所定時間Td1を計時する間の動作例を示す説明図である。図3(B)は、タイマー回路TM1が第1所定時間Td1を計時し終えた後であってタイマー回路TM2が第2所定時間Td2を計時する間の動作例を示す説明図である。図4は、タイマー回路TM1が第1所定時間Td1を計時し終えた後であって、タイマー回路TM2が第2所定時間Td2を計時し終えた後の動作例を示す説明図である。 FIG. 3A is an explanatory diagram illustrating an operation example during which the timer circuit TM1 measures the first predetermined time Td1. FIG. 3B is an explanatory diagram illustrating an operation example after the timer circuit TM1 finishes measuring the first predetermined time Td1 and while the timer circuit TM2 measures the second predetermined time Td2. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operation example after the timer circuit TM1 finishes counting the first predetermined time Td1 and after the timer circuit TM2 finishes counting the second predetermined time Td2.
図3(A)において、整流平滑出力電圧V2が一定値を超えると、タイマー回路TM1は動作を開始する。タイマー回路TM1が第1所定時間Td1を計時する間では、タイマー回路TM1から定電流回路26の動作をオンさせるための動作制御信号が定電流回路26に入力されるので、定電流回路26に定電流が流れる(図5参照)。
In FIG. 3 (A), the rectifying and smoothing the output voltage V 2 exceeds a certain value, the timer circuit TM1 starts operating. While the timer circuit TM1 measures the first predetermined time Td1, an operation control signal for turning on the operation of the constant
図3(B)において、タイマー回路TM1が第1所定時間Td1の計時を終えた後であって、タイマー回路TM2が第2所定時間Td2を計時する間では、定電流回路26の動作がオフ状態であるため、整流平滑出力側から見れば定電流回路26側の(入力)インピーダンスが高くなり、整流平滑出力の電流(整流平滑出力電流)はDC/DC23に入力される。しかし、給電IC25は、タイマー回路TM2が第2所定時間Td2を計時する間では、DC/DC23をオフ状態に切り替える。このため、受電装置20ではバッテリが充電されない。
In FIG. 3B, the operation of the constant
図4では、タイマー回路TM2が第2所定時間Td2の計時を終えた後、給電IC25はDC/DC23をオン状態に切り替える。このため、整流平滑出力電流は、DC/DC23を介してチャージャ24側に流れるので、受電装置20ではバッテリが充電される。
In FIG. 4, after the timer circuit TM2 finishes counting the second predetermined time Td2, the
(受電装置が送電装置の載置面上に載置される場合の電力伝送システムの動作)
次に、受電装置20が送電装置10の載置面上に載置される通常動作時の送電装置10の時系列的な動作手順について、図6を参照して説明する。図6は、受電装置が送電装置の載置面上に載置される通常動作時の送電装置における送電電流の監視、搭載検知、認証完了の各動作の一例を示すタイムチャートである。
(Operation of the power transmission system when the power receiving device is mounted on the mounting surface of the power transmitting device)
Next, a time-series operation procedure of the
図6では、時刻t1(言い換えると、受電装置20が送電装置10の載置面上に載置されたことが検知された時刻)までは、送電装置10には、搭載検知閾値Ith1に満たない間欠的な送電電流Iが流れる(間欠送電)。間欠送電時の間欠的な送電電流Iの電流値は、受電装置20のタイマー回路TM1を起動させて送電装置10と受電装置20との間の認証処理を実行させるために必要な電流値であるという第1の役割と、受電装置20が送電装置10の載置面上に載置されたか否かの検知を開始させるための電流値であるという第2の役割とを有する。
In FIG. 6, until the time t1 (in other words, the time when it is detected that the
また、ユーザによって受電装置20はいつのタイミングで送電装置10の載置面上に載置されるかが送電装置10は予測することができないので、送電装置10は、受電装置20が載置面上に載置されたことを検知する前では、連続的な送電電流Iを流す場合に比べて、間欠的な送電電流Iを流すことで送電装置10における消費電力の増大を抑制することができる。
In addition, since the
給電IC12は、搭載検知回路16の出力電圧V6を基にして受電装置20又は金属異物MTBが送電装置10の載置面上に載置されたことを判定した場合(時刻t1参照)、給電IC12から所定の搭載検知割込み信号が出力される。搭載検知割込み信号の出力と同期するように、受電装置20では整流平滑出力電圧V2が一定値を超えるので、タイマー回路TM1が第1所定時間Td1(例えば1[秒])の計時を開始する。
Feeding IC12, when it is determined that the mounting detecting
タイマー回路TM1が第1所定時間Td1を計時する間、送電装置10と受電装置20との間では認証処理が行われ、更に、受電装置20では定電流回路26が動作することで定電流が流れるので、送電装置10のインピーダンスが小さくなるように変化し、送電装置10における送電電流Iの電流値は間欠送電時の電流値よりも大きくなる。
While the timer circuit TM1 counts the first predetermined time Td1, authentication processing is performed between the
送電装置10と受電装置20との間の認証処理が成功した場合(時刻t2参照)には、給電IC12から所定の認証完了割込み信号が出力される。認証完了割込み信号の出力と同期するように、受電装置20では給電IC25の指示により第2タイマー回路TM2が第2所定時間Td2(例えば0.5[秒])の計時を開始する。なお、給電IC25は、タイマー回路TM1が第1所定時間Td1の計時を終了した場合に(時刻t3参照)、タイマー回路TM2の第2所定時間Td2(例えば0.5[秒])の計時を開始させても良い。
When the authentication process between the
図6では、受電装置20が送電装置10の載置面上に載置される例が示されるため、送電装置10と受電装置20との間の認証処理が成功し、更に、第2タイマー回路TM2が第2所定時間Td2を計時する間では、定電流回路26は動作しないので、送電装置10における送電電流Iは搭載検知閾値Ith1を下回る。なお本実施形態では、タイマー回路TM2が第2所定時間Td2を計時する間(異物検知区間)では、搭載検知閾値Ith1は、異物が送電装置10の載置面上に載置されたか否かを判定するための異物検知閾値としての役割を有する。
In FIG. 6, an example in which the
タイマー回路TM2が第2所定時間Td2を計時する間では(時刻t3〜t4参照)、定電流回路26の動作はオフ状態であり、定電流回路26の動作がオン状態のときに比べて送電装置10のインピーダンスは大きくなるように変化するので、送電装置10における送電電流Iは搭載検知閾値Ith1未満となる。
While the timer circuit TM2 measures the second predetermined time Td2 (see times t3 to t4), the operation of the constant
このため、送電装置10は、金属異物MTBではなく受電装置20が載置面上に載置されたことを判定することができるので、タイマー回路TM2が第2所定時間Td2の計時を終えた後、送電装置10では、一定の電流値を有する連続的な送電電流Iが流れる(時刻t4以降、連続送電)。
For this reason, since the
なお、図6において、送電装置10と受電装置20との間の認証処理は時刻t1〜t2の間に限定されず、時刻t4以降の連続的な送電電流Iが流れる場合に行われても良い。
In FIG. 6, the authentication process between the
(金属異物が単独で送電装置の載置面上に載置される場合の電力伝送システムの動作)
次に、金属異物MTBが単独で送電装置10の載置面上に載置される場合の送電装置10の時系列的な動作手順について、図7を参照して説明する。図7は、金属異物MTBが単独で送電装置10の載置面上に載置される場合の送電装置10における送電電流の監視、搭載検知、認証完了、異物検知の各動作の一例を示すタイムチャートである。図7の説明では、図6の説明と重複する内容の説明は簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。
(Operation of the power transmission system when a metallic foreign object is placed alone on the placement surface of the power transmission device)
Next, a time-series operation procedure of the
図7では、時刻t1において給電IC12は、搭載検知回路16の出力電圧V6を基にして受電装置20又は金属異物MTBが送電装置10の載置面上に載置されたことを判定することができるので、図6と同様に、送電装置10における送電電流Iの大きさは間欠送電時の送電電流Iの大きさより大きくなる。しかし、図7では金属異物MTBが送電装置10の載置面上に載置される場合の動作例が示されているので、送電装置10から認証信号が受電装置20に伝送されず、送電装置10と受電装置20との間の認証処理は失敗する。即ち、図7の時刻t1の時点では、認証完了割込み信号は給電IC12から出力されない。
In FIG. 7, the
そこで、送電装置10の給電IC12は、時刻t1から所定の期間(例えば時刻t1〜t5までの5[秒]の間)では、受電装置20が載置面に載置された場合に認証処理を成功し易くするために、時刻t1までの間欠送電時(間欠送電(5ms))の送電電流Iの出力周期(例えば5[ミリ秒])を増加させるように送電電流Iの出力周期(例えば100[ミリ秒])に切り替える(間欠送電(100ms))。
Therefore, the
但し図7では、送電装置10のコントロールCPU11又は給電IC12は、時刻t1の時点では、送電装置10と受電装置20との間の認証処理が失敗しても、間欠送電(100ms)の期間(時刻t1〜t5)が終了するまでは、金属異物MTBが検知されたと判定しない。
However, in FIG. 7, the
時刻t1から所定の期間が経過して時刻t5になっても、送電装置10と受電装置20との間の認証処理が成功しない場合には、送電装置10のコントロールCPU11は、異物検知回路18からの出力を基に、時刻t1の時点で載置面に載置された物体は受電装置20ではなく金属異物MTBであると検知する。この場合には、給電IC12から所定の異物検知割込み信号が出力される。
If the authentication process between the
時刻t5以降では、送電装置10のコントロールCPU11又は給電IC12は、出力周期100[ミリ秒]の間欠的な送電電流Iの出力を停止し、時刻t1以前のように出力周期5[ミリ秒]の間欠的な送電電流Iの出力に戻すように切り替える。但し、金属異物MTBが送電装置10の載置面上に載置されているために、送電装置10のインピーダンスが低下してしまい、時刻t5以降の送電電流Iは、時刻t1以前の送電電流Iに比べて大きくなる。
After the time t5, the
なお、図7に示す送電装置10の動作は、金属異物MTBが単独で送電装置10の載置面に載置される場合又は接近する場合の動作に限らず、受電装置20と非常に大きな金属異物MTBとがともに載置面に載置される場合又は接近する場合の動作に適用しても良い。受電装置20の受電コイルRxCに対して大きな金属異物MTBが受電装置20とともに載置されたり接近したりすると、認証信号が受電装置20に伝送されずに認証処理が失敗する可能性が高いためである。
Note that the operation of the
(金属異物と受電装置とが送電装置の載置面上に載置される場合の電力伝送システムの動作)
次に、金属異物MTBと受電装置20とがともに送電装置10の載置面上に載置される場合の送電装置10の時系列な動作手順について、図8を参照して説明する。図8は、金属異物MTBと受電装置20とがともに送電装置10の載置面上に載置される場合の送電装置10における送電電流の監視、搭載検知、認証完了、異物検知の各動作の一例を示すタイムチャートである。図8の説明では、図6の説明と重複する内容の説明は簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。
(Operation of the power transmission system when the metal foreign object and the power receiving device are mounted on the mounting surface of the power transmitting device)
Next, a time-series operation procedure of the
図8では、図7とは異なり、受電装置20の受電コイルRxCに対して小さい金属異物MTBが受電装置20とともに載置された場合又は接近した場合であるため、認証信号が受電装置20に伝送されて認証処理が成功する例が示されている。
In FIG. 8, unlike FIG. 7, an authentication signal is transmitted to the
更に図8の異物検知区間(時刻t3〜t4参照)では、受電装置20の定電流回路26の動作はオフ状態であるが、送電装置10の近くに金属異物MTBがあるため、送電装置10のインピーダンスは図6に示す異物検知区間(時刻t3〜t4参照)におけるインピーダンスよりも小さくなるように変化する。このため、図8の異物検知区間(時刻t3〜t4参照)における送電電流Iは、異物検知閾値としての役割を有する搭載検知閾値Ith1よりも大きい。
Further, in the foreign object detection section (see times t3 to t4) in FIG. 8, the operation of the constant
ただ図8では、送電装置10と受電装置20との間の認証処理が成功するので、受電装置20とともに金属異物MTBが送電装置10に載置されたり接近したりすると、送電装置10から連続送電によって大きな電力が送電されてしまい、金属異物MTBが発熱してしまい、実運用を考慮すると好ましくない。
However, in FIG. 8, since the authentication process between the
そこで図8では、図6とは異なり、送電装置10の連続送電による金属異物MTBの発熱を抑制するために、給電IC12は、所定の認証割込み信号を出力してから所定の期間(例えば2.5[秒](=時刻t2〜t6までの0.5[秒]+時刻t6〜t7までの2.0[秒]))が経過すると、連続的な送電電流Iに応じた電力の送電(連続送電)を停止する(時刻t7参照)。時刻t2〜t6までの0.5[秒]は、例えばタイマー回路TM2が計時する第2所定時間Td2に対応する。時刻t6〜t7までの2.0[秒]は、送電装置10が一時的に連続送電を行うための所定猶予期間である。
Therefore, in FIG. 8, unlike FIG. 6, the
つまり、給電IC12は、上述した2.5[秒]のうち前半の0.5[秒]では、金属異物MTBが載置されたか否かの一次的な判定を行い、後半の2.0[秒]では、金属異物MTBが載置されたか否かの二次的な判定を行う。時刻t7以降では、送電装置10のコントロールCPU11は、異物検知回路18からの出力を基に、時刻t1の時点で載置面に載置された物体は受電装置20と金属異物MTBとであると検知する。この場合には、給電IC12から所定の異物検知割込み信号が出力される。
That is, the
時刻t7以降では、送電装置10のコントロールCPU11又は給電IC12は、時刻t4〜t7における連続的な送電電流Iの出力を停止し、時刻t1以前のように間欠的な送電電流Iの出力に戻すように切り替える。但し、金属異物MTBが送電装置10の載置面上に載置されているために、送電装置10のインピーダンスが低下してしまい、時刻t7以降の送電電流Iは、時刻t1以前の送電電流Iに比べて大きくなる。
After time t7, the
以上により、本実施形態の電力伝送システム50では、送電装置10は、受電装置20のタイマー回路TM1の動作に必要最小限の間欠的な送電電流に応じた電力を非接触で送電し、受電装置20が所定の載置面上に載置されたことを検知する。受電装置20は、間欠的な送電電流に応じた電力を送電装置10から非接触で受電し、受電される電力に応じた誘起電圧(整流平滑出力電圧V2)が一定値を超えた場合に、タイマー回路TM1が第1所定時間Td1を計時する間、タイマー回路TM1からの動作制御信号に応じて、定電流回路26において所定の定電流が流れる。また、送電装置10は、受電装置20において所定の定電流が流れたことで送電装置10のインピーダンスの変化に応じて、受電装置20が所定の載置面上に載置されたことを検知する。
As described above, in the
これにより、電力伝送システム50では、送電装置10は、受電装置20のタイマー回路TM1の動作に必要最小限の間欠的な送電電流に応じた電力を非接触で送電するので消費電力の増大を抑制することができる。また、受電装置20は、送電装置10に接近した場合に、間欠的な送電電流に応じた電力を基にしてタイマー回路TM1が第1所定時間Td1を計時する間は定電流が流れるので、受電装置20に定電流が流れることによって送電装置10におけるインピーダンスの変化が大きくなることで、受電装置20が送電装置10の載置面に載置されたことを送電装置10に対して認識させることができる。
As a result, in the
また、電力伝送システム50では、送電装置10は、受電装置20が所定の載置面上に載置されたことを検知した後、受電装置20において生じる所定の定電流に基づいて連続的な送電電流に応じた電力の信号に所定の認証信号を重畳した伝送信号を送電コイルTxCから送電する。また、受電装置20は、タイマー回路TM1が第1所定時間Td1の計時を開始した後、送電装置10から送電された伝送信号を基に、送電装置10との間で認証処理を行うので、受電装置20における認証信号の分離精度を向上することができ、送電装置10との間で高精度な認証処理を行うことができる。
In the
また、電力伝送システム50では、受電装置20は、第1所定時間Td1の計時後又は送電装置10との間の認証が成功した後で、更に、タイマー回路TM2が第2所定時間Td2を計時し終えた後、第2所定時間Td2の間に送電装置10への載置物が受電装置20であることが送電装置10において判断されると送電コイルTxCから連続的な送電電流に応じた電力が送電されるので、受電コイルRxCとDC/DC23との間を導通させることで、DC/DC23を介したバッテリへの充電を安全に行うことができる。
In the
また、電力伝送システム50では、送電装置10は、送電コイルTxCへの送電電流の大きさと、受電装置20との間の認証の成否との両方を基に、所定の載置面に受電装置20以外の金属異物MTBが載置されたことを検知することができ、更に、金属異物MTBが所定の載置面上に載置されたことを判断した後、所定期間にわたって間欠的な送電電流の出力周期を増加させるので、受電装置20との間の認証において伝送信号に含まれる認証信号の検知精度を向上させることができ、認証を効率的に行うことができる。
Further, in the
また、電力伝送システム50は、送電装置10は、受電装置20との間の認証が所定期間において失敗した場合には、間欠的な送電電流の出力周期を減少させるので、受電装置20又は金属異物MTBが載置面に載置されることを検知するまでの間に出力する送電電流の消費電力の増大を抑制することができる。
Moreover, since the
また、電力伝送システム50では、送電装置10は、出力周期が増加した後の送電電流が所定の異物検知閾値未満となった場合には、載置面に対して受電装置20が載置された可能性が高いために、間欠的な送電電流の出力周期を減少させることで消費電力の増大を抑制することができる。
Further, in the
また、電力伝送システム50では、送電装置10は、タイマー回路TM2が第2所定時間Td2を計時する間に送電コイルTxCへの送電電流の大きさが所定の搭載検知閾値Ith1(異物検知閾値)を超える場合には、送電装置10におけるインピーダンスが低下したと考えられるので、載置面に受電装置20以外の金属異物MTBが載置されたことを検知することができる。
In the
また、電力伝送システム50では、送電装置10は、タイマー回路TM2が第2所定時間Td2を計時してから所定猶予期間(例えば2秒)が経過するまでの間の送電コイルTxCへの送電電流が搭載検知閾値Ith1(異物検知閾値)を超える場合には、送電装置10におけるインピーダンスが低下したままの状態が継続していると考えられるので、載置面に受電装置20以外の金属異物MTBが載置されたことを高い確度で検知することができる。また、送電装置10は、金属異物MTBが所定の載置面上に載置されたことを判断した場合に、タイマー回路TM2が第2所定時間Td2を計時してからの連続的な送電電流から間欠的な送電電流に切り替えるので、消費電力の増大を抑制することができる。
Further, in the
最後に、本発明に係る受電装置、受電方法及び電力伝送システムの構成、作用、効果について説明する。 Finally, the configuration, operation, and effect of the power reception device, power reception method, and power transmission system according to the present invention will be described.
本発明の一実施形態は、間欠的な送電電流に応じた電力を送電装置から非接触で受電する受電コイルと、前記受電コイルで受電される電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第1所定時間を計時する第1タイマー回路と、前記第1タイマー回路が前記第1所定時間を計時する間、前記第1タイマー回路からの動作制御信号に応じて、所定の定電流が流れる定電流回路と、を備える、受電装置である。 In one embodiment of the present invention, a power receiving coil that receives power corresponding to an intermittent power transmission current from a power transmitting device in a contactless manner, and an induced voltage corresponding to the power received by the power receiving coil exceeds a predetermined value. A first timer circuit that counts a first predetermined time; and while the first timer circuit counts the first predetermined time, a predetermined constant current is generated according to an operation control signal from the first timer circuit. And a constant current circuit that flows.
この構成によれば、受電装置は、間欠的な送電電流に応じた電力を送電装置から非接触で受電し、受電される電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第1タイマー回路が第1所定時間を計時する間、第1タイマー回路からの動作制御信号に応じて、定電流回路において所定の定電流が流れる。 According to this configuration, the power receiving device receives the power corresponding to the intermittent power transmission current from the power transmission device in a contactless manner, and when the induced voltage corresponding to the received power exceeds a predetermined value, the first timer While the circuit measures the first predetermined time, a predetermined constant current flows in the constant current circuit in accordance with the operation control signal from the first timer circuit.
これにより、受電装置は、送電装置に接近した場合に、受電装置の第1タイマー回路の動作に必要最小限の間欠的な送電電流に応じた電力を基にして第1タイマー回路が第1所定時間を計時する間は定電流が流れるので、受電装置に定電流が流れることによって送電装置におけるインピーダンスの変化を大きくなり、受電装置が送電装置の載置面に載置されたことを送電装置に対して認識させることができる。 Accordingly, when the power receiving device approaches the power transmitting device, the first timer circuit is set to the first predetermined value based on the power corresponding to the minimum intermittent power transmission current necessary for the operation of the first timer circuit of the power receiving device. Since a constant current flows while timing the time, the constant current flows through the power receiving device, which increases the impedance change in the power transmitting device, and informs the power transmitting device that the power receiving device is mounted on the mounting surface of the power transmitting device. Can be recognized.
また、本発明の一実施形態は、前記第1タイマー回路が前記第1所定時間の計時を開始した後、前記所定の定電流に基づく連続的な送電電流に応じた電力の信号に所定の認証信号が重畳された伝送信号を基に、前記送電装置との間で認証する認証部、を更に備える、受電装置である。 In one embodiment of the present invention, after the first timer circuit starts counting the first predetermined time, a predetermined authentication is performed on a power signal corresponding to a continuous transmission current based on the predetermined constant current. The power receiving device further includes an authentication unit that authenticates with the power transmission device based on a transmission signal on which the signal is superimposed.
この構成によれば、受電装置は、第1タイマー回路が第1所定時間の計時を開始した後、所定の定電流に基づいて送電装置からの連続的な送電電流に応じた電力の信号に所定の認証信号が重畳された伝送信号を基に、送電装置との間で認証するので、受電装置における認証信号の分離精度を向上することができ、送電装置との間で高精度な認証処理を行うことができる。 According to this configuration, after the first timer circuit starts measuring the first predetermined time, the power receiving device generates a predetermined power signal corresponding to the continuous power transmission current from the power transmission device based on the predetermined constant current. Authentication is performed with the power transmission device based on the transmission signal on which the authentication signal is superimposed, so that the accuracy of separation of the authentication signal in the power receiving device can be improved, and highly accurate authentication processing is performed with the power transmission device. It can be carried out.
また、本発明の一実施形態は、前記誘起電圧を所定の直流電圧に変圧する直流変圧部と、前記第1所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第2所定時間を計時する第2タイマー回路と、を更に備え、前記第2タイマー回路が前記第2所定時間を計時する間、前記受電コイルと前記直流変圧部との間は非導通である、受電装置である。 In addition, according to an embodiment of the present invention, the DC transformer unit that transforms the induced voltage into a predetermined DC voltage and the second predetermined time, or after the authentication between the power transmission device succeeds, the second A power receiving device, further comprising a second timer circuit for measuring a predetermined time, wherein the power receiving coil and the DC transformer unit are non-conductive while the second timer circuit measures the second predetermined time. It is.
この構成によれば、受電装置は、第1所定時間の計時後又は送電装置との間の認証が成功した後、第2タイマー回路が第2所定時間を計時する間を、送電装置への載置物が金属異物か受電装置かを送電装置に判断させる異物検知区間として、この異物検知区間では受電コイルと直流変圧部との間を非導通にさせることで、受電装置における充電の開始を保留させることができる。 According to this configuration, the power receiving apparatus loads the power on the power transmission apparatus after the first predetermined time is measured or after the second timer circuit measures the second predetermined time after the authentication with the power transmission apparatus is successful. As a foreign object detection section that makes the power transmission apparatus determine whether the figurine is a metal foreign object or a power receiving device, in this foreign object detection section, the start of charging in the power receiving device is deferred by making the receiving coil and the DC transformer non-conductive. be able to.
また、本発明の一実施形態は、前記誘起電圧を所定の直流電圧に変圧する直流変圧部と、前記第1所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第2所定時間を計時する第2タイマー回路と、前記受電コイルにより受電された電力を基に、充電池を充電する充電制御部と、を更に備え、前記充電制御部は、前記第2タイマー回路が前記第2所定時間を計時した後、前記送電コイルから連続的に送電される電力を基に、前記受電コイルとの間が導通となった前記直流変圧部を介して、前記充電池に充電させる、受電装置である。 In addition, according to an embodiment of the present invention, the DC transformer unit that transforms the induced voltage into a predetermined DC voltage and the second predetermined time, or after the authentication between the power transmission device succeeds, the second A second timer circuit that counts a predetermined time; and a charge control unit that charges a rechargeable battery based on the power received by the power receiving coil, wherein the second timer circuit includes the second timer circuit. After counting the second predetermined time, based on the power continuously transmitted from the power transmission coil, the rechargeable battery is charged via the DC transformer unit that is electrically connected to the power receiving coil. It is a power receiving device.
この構成によれば、受電装置は、第1所定時間の計時後又は送電装置との間の認証が成功した後で、更に、第2タイマー回路が第2所定時間を計時し終えた後、第2所定時間の間に送電装置への載置物が受電装置であることが判断されると送電コイルから連続的な送電電流に応じた電力が送電されるので、受電コイルと直流変圧部との間を導通させることで、直流変圧部を介した充電池への充電を安全に行うことができる。 According to this configuration, the power receiving device can count the first predetermined time or after the authentication with the power transmitting device has succeeded, and further after the second timer circuit finishes counting the second predetermined time, 2 When it is determined that the object placed on the power transmission device is a power reception device during a predetermined time, power corresponding to a continuous transmission current is transmitted from the power transmission coil. Can be safely charged via the DC transformer.
また、本発明の一実施形態は、受電装置における受電方法であって、間欠的な送電電流に応じた電力を送電装置から非接触で受電コイルにおいて受電するステップと、前記受電コイルにより受電された電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第1タイマー回路において第1所定時間を計時するステップと、前記第1タイマー回路が前記第1所定時間を計時する間、前記第1タイマー回路からの動作制御信号に応じて、定電流回路において所定の定電流が流れるステップと、を有する、受電方法である。 One embodiment of the present invention is a power receiving method in a power receiving device, the step of receiving power in a power receiving coil in a contactless manner from the power transmitting device in accordance with an intermittent power transmission current, and power received by the power receiving coil. When the induced voltage corresponding to the electric power exceeds a predetermined value, the first timer circuit counts the first predetermined time, and the first timer circuit counts the first predetermined time while the first timer circuit counts the first predetermined time. And a step in which a predetermined constant current flows in the constant current circuit in response to an operation control signal from the circuit.
この方法によれば、受電装置は、間欠的な送電電流に応じた電力を送電装置から非接触で受電し、受電される電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第1タイマー回路が第1所定時間を計時する間、第1タイマー回路からの動作制御信号に応じて、定電流回路において所定の定電流が流れる。 According to this method, the power receiving device receives the power corresponding to the intermittent power transmission current from the power transmission device in a non-contact manner, and when the induced voltage corresponding to the received power exceeds a predetermined value, the first timer While the circuit measures the first predetermined time, a predetermined constant current flows in the constant current circuit in accordance with the operation control signal from the first timer circuit.
これにより、受電装置は、送電装置に接近した場合に、受電装置の第1タイマー回路の動作に必要最小限の間欠的な送電電流に応じた電力を基にして第1タイマー回路が第1所定時間を計時する間は定電流が流れるので、受電装置に定電流が流れることによって送電装置におけるインピーダンスの変化を大きくなり、受電装置が送電装置の載置面に載置されたことを送電装置に対して認識させることができる。 Accordingly, when the power receiving device approaches the power transmitting device, the first timer circuit is set to the first predetermined value based on the power corresponding to the minimum intermittent power transmission current necessary for the operation of the first timer circuit of the power receiving device. Since a constant current flows while timing the time, the constant current flows through the power receiving device, which increases the impedance change in the power transmitting device, and informs the power transmitting device that the power receiving device is mounted on the mounting surface of the power transmitting device. Can be recognized.
また、本発明の一実施形態は、送電装置と受電装置とを含む電力伝送システムであって、前記送電装置は、間欠的な送電電流に応じた電力を非接触で送電する送電コイルと、前記受電装置が所定の載置面上に載置されたことを検知する載置検知部と、を備え、前記受電装置は、前記送電コイルから送電された電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルにより受電された電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第1所定時間を計時する第1タイマー回路と、前記第1タイマー回路が前記第1所定時間を計時する間、前記第1タイマー回路からの動作制御信号に応じて、所定の定電流が流れる定電流回路と、を備え、前記載置検知部は、前記所定の定電流に基づく前記送電装置におけるインピーダンスの変化に応じて、前記受電装置が前記所定の載置面上に載置されたことを検知する、電力伝送システムである。 Moreover, one embodiment of the present invention is a power transmission system including a power transmission device and a power reception device, wherein the power transmission device transmits power corresponding to an intermittent power transmission current in a contactless manner, A placement detector that detects that the power receiving device has been placed on a predetermined placement surface, the power receiving device receiving power received from the power transmission coil, and the power receiving coil. A first timer circuit that counts a first predetermined time when an induced voltage corresponding to the power received by the power exceeds a predetermined value; and while the first timer circuit counts the first predetermined time, A constant current circuit through which a predetermined constant current flows in response to an operation control signal from one timer circuit, wherein the position detection unit according to a change in impedance in the power transmission device based on the predetermined constant current The power receiving device It detects that it has been placed on the predetermined mounting surface, a power transmission system.
この構成では、送電装置は、受電装置の第1タイマー回路の動作に必要最小限の間欠的な送電電流に応じた電力を非接触で送電し、受電装置が所定の載置面上に載置されたことを検知する。受電装置は、間欠的な送電電流に応じた電力を送電装置から非接触で受電し、受電される電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第1タイマー回路が第1所定時間を計時する間、第1タイマー回路からの動作制御信号に応じて、定電流回路において所定の定電流が流れる。また、送電装置は、受電装置において所定の定電流が流れたことで送電装置のインピーダンスの変化に応じて、受電装置が所定の載置面上に載置されたことを検知する。 In this configuration, the power transmission device transmits the power corresponding to the minimum intermittent power transmission current necessary for the operation of the first timer circuit of the power reception device in a non-contact manner, and the power reception device is placed on a predetermined placement surface. It is detected that The power receiving device receives the power corresponding to the intermittent power transmission current from the power transmission device in a non-contact manner, and when the induced voltage corresponding to the received power exceeds a predetermined value, the first timer circuit performs the first predetermined time. During the time measurement, a predetermined constant current flows in the constant current circuit according to the operation control signal from the first timer circuit. In addition, the power transmission device detects that the power reception device is placed on a predetermined placement surface according to a change in impedance of the power transmission device due to a predetermined constant current flowing in the power reception device.
これにより、電力伝送システムでは、送電装置は、受電装置の第1タイマー回路の動作に必要最小限の間欠的な送電電流に応じた電力を非接触で送電するので消費電力の増大を抑制することができる。また、受電装置は、送電装置に接近した場合に、間欠的な送電電流に応じた電力を基にして第1タイマー回路が第1所定時間を計時する間は定電流が流れるので、受電装置に定電流が流れることによって送電装置におけるインピーダンスの変化が大きくなることで、受電装置が送電装置の載置面に載置されたことを送電装置に対して認識させることができる。 Thereby, in the power transmission system, the power transmission device transmits power according to the minimum intermittent power transmission current necessary for the operation of the first timer circuit of the power reception device in a non-contact manner, thereby suppressing an increase in power consumption. Can do. Further, when the power receiving device approaches the power transmitting device, a constant current flows while the first timer circuit counts the first predetermined time based on the power corresponding to the intermittent power transmitting current. When the constant current flows, the change in impedance in the power transmission device increases, so that the power transmission device can recognize that the power reception device is placed on the placement surface of the power transmission device.
また、本発明の一実施形態は、前記送電装置は、前記受電装置が前記所定の載置面上に載置されたことが前記載置検知部により検知された後、前記所定の定電流に基づく連続的な送電電流に応じた電力の信号に所定の認証信号を重畳した伝送信号を前記送電コイルから送電し、前記受電装置は、前記第1タイマー回路が前記第1所定時間の計時を開始した後、前記送電コイルから送電された前記伝送信号を基に、前記送電装置との間で認証する認証部、を更に備える、電力伝送システムである。 In one embodiment of the present invention, the power transmission device is configured to change the power reception device to the predetermined constant current after the placement detection unit detects that the power reception device is placed on the predetermined placement surface. A transmission signal in which a predetermined authentication signal is superimposed on a power signal corresponding to a continuous transmission current based on the power is transmitted from the power transmission coil, and the power receiving device starts counting the first predetermined time by the first timer circuit Then, the power transmission system further includes an authentication unit that authenticates with the power transmission device based on the transmission signal transmitted from the power transmission coil.
この構成によれば、電力伝送システムでは、送電装置は、受電装置が所定の載置面上に載置されたことを検知した後、受電装置において生じる所定の定電流に基づいて連続的な送電電流に応じた電力の信号に所定の認証信号を重畳した伝送信号を送電コイルから送電する。また、受電装置は、第1タイマー回路が第1所定時間の計時を開始した後、送電装置から送電された伝送信号を基に、送電装置との間で認証を行うので、受電装置における認証信号の分離精度を向上することができ、送電装置との間で高精度な認証処理を行うことができる。 According to this configuration, in the power transmission system, the power transmission device detects that the power reception device is placed on a predetermined placement surface, and then continuously transmits power based on the predetermined constant current generated in the power reception device. A transmission signal in which a predetermined authentication signal is superimposed on a power signal corresponding to the current is transmitted from the power transmission coil. In addition, since the power receiving device performs authentication with the power transmission device based on the transmission signal transmitted from the power transmission device after the first timer circuit starts measuring the first predetermined time, the authentication signal in the power reception device Separation accuracy can be improved, and highly accurate authentication processing can be performed with the power transmission apparatus.
また、本発明の一実施形態は、前記受電装置は、前記誘起電圧を所定の直流電圧に変圧する直流変圧部と、前記第1所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第2所定時間を計時する第2タイマー回路と、前記受電コイルにより受電された電力を基に、充電池を充電する充電制御部と、を更に備え、前記送電装置は、前記第2所定時間が経過した後、連続的な送電電流に基づく電力を非接触で前記送電コイルから送電し、前記充電制御部は、前記第2タイマー回路が前記第2所定時間を計時した後、前記送電コイルから送電される電力を基に、前記受電コイルとの間が導通となった前記直流変圧部を介して、前記充電池に充電させる、電力伝送システムである。 Further, according to an embodiment of the present invention, the power receiving device has succeeded in authentication between the direct current transformer that transforms the induced voltage into a predetermined direct current voltage and the time measurement of the first predetermined time or the power transmission device. And a charging control unit for charging the rechargeable battery based on the power received by the power receiving coil, and the power transmission device includes the second timer circuit that counts the second predetermined time. After a predetermined time has elapsed, power based on a continuous transmission current is transmitted from the power transmission coil in a non-contact manner, and the charging control unit is configured to transmit the power transmission after the second timer circuit has timed the second predetermined time. In the power transmission system, the rechargeable battery is charged through the direct current transformer that is electrically connected to the power receiving coil based on the power transmitted from the coil.
この構成によれば、電力伝送システムでは、受電装置は、第1所定時間の計時後又は送電装置との間の認証が成功した後で、更に、第2タイマー回路が第2所定時間を計時し終えた後、第2所定時間の間に送電装置への載置物が受電装置であることが送電装置において判断されると送電コイルから連続的な送電電流に応じた電力が送電されるので、受電コイルと直流変圧部との間を導通させることで、直流変圧部を介した充電池への充電を安全に行うことができる。 According to this configuration, in the power transmission system, the power receiving device counts the second predetermined time after the first predetermined time is measured or after the authentication with the power transmission device is successful. When the power transmission device determines that the object placed on the power transmission device is the power reception device during the second predetermined time, power corresponding to the continuous transmission current is transmitted from the power transmission coil. By conducting between the coil and the direct current transformer, charging of the rechargeable battery via the direct current transformer can be performed safely.
また、本発明の一実施形態は、前記送電装置は、前記送電コイルへの送電電流の大きさと、前記受電装置との間の認証の成否とを基に、前記所定の載置面に前記受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知する異物載置判断部と、前記金属異物が前記所定の載置面上に載置されたことが前記異物載置判断部により判断された後、所定期間にわたって前記間欠的な送電電流の出力周期を増加させる送電電流制御部と、を更に備える、電力伝送システムである。 In one embodiment of the present invention, the power transmission device receives the power reception on the predetermined placement surface based on a magnitude of a power transmission current to the power transmission coil and success or failure of authentication with the power reception device. After the foreign object placement determination unit detects that a metal foreign object other than the apparatus has been placed and the foreign object placement judgment unit determines that the metal foreign object has been placed on the predetermined placement surface. A power transmission system further comprising: a power transmission current control unit that increases an output cycle of the intermittent power transmission current over a predetermined period.
この構成によれば、電力伝送システムでは、送電装置は、送電コイルへの送電電流の大きさと、受電装置との間の認証の成否との両方を基に、所定の載置面に受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知することができ、更に、金属異物が所定の載置面上に載置されたことを判断した後、所定期間にわたって間欠的な送電電流の出力周期を増加させるので、受電装置との間の認証において伝送信号に含まれる認証信号の検知精度を向上させることができ、認証を効率的に行うことができる。 According to this configuration, in the power transmission system, the power transmission device is a device other than the power reception device on a predetermined placement surface based on both the magnitude of the power transmission current to the power transmission coil and the success or failure of authentication with the power reception device. It is possible to detect that the metal foreign object has been placed, and after determining that the metal foreign object has been placed on the predetermined placement surface, the output cycle of the intermittent transmission current is determined over a predetermined period. Therefore, the detection accuracy of the authentication signal included in the transmission signal can be improved in the authentication with the power receiving apparatus, and the authentication can be performed efficiently.
また、本発明の一実施形態は、前記送電電流制御部は、前記送電装置と前記受電装置との間の認証が前記所定期間において失敗した場合に、前記間欠的な送電電流の出力周期を減少させる、電力伝送システムである。 In one embodiment of the present invention, the power transmission current control unit decreases the output cycle of the intermittent power transmission current when authentication between the power transmission device and the power receiving device fails in the predetermined period. It is a power transmission system.
この構成によれば、電力伝送システムは、送電装置は、受電装置との間の認証が所定期間において失敗した場合には、間欠的な送電電流の出力周期を減少させるので、受電装置又は金属異物が載置面に載置されることを検知するまでの間に出力する送電電流の消費電力の増大を抑制することができる。 According to this configuration, the power transmission system reduces the output cycle of the intermittent power transmission current when authentication between the power transmission device and the power receiving device fails in a predetermined period. The increase in power consumption of the transmission current that is output until it is detected that is placed on the placement surface can be suppressed.
また、本発明の一実施形態は、前記送電電流制御部は、前記出力周期が増加した後の前記送電電流が所定の異物検知閾値未満となった場合には、前記間欠的な送電電流の出力周期を減少させる、電力伝送システムである。 Further, according to an embodiment of the present invention, the transmission current control unit outputs the intermittent transmission current when the transmission current after the output cycle increases becomes less than a predetermined foreign object detection threshold. A power transmission system that reduces the period.
この構成によれば、電力伝送システムでは、送電装置は、出力周期が増加した後の送電電流が所定の異物検知閾値未満となった場合には、載置面に対して受電装置が載置された可能性が高いために、間欠的な送電電流の出力周期を減少させることで消費電力の増大を抑制することができる。 According to this configuration, in the power transmission system, when the power transmission current after the output cycle increases is less than the predetermined foreign object detection threshold, the power transmission device is placed on the placement surface. Therefore, the increase in power consumption can be suppressed by reducing the output cycle of intermittent transmission current.
また、本発明の一実施形態は、前記受電装置は、前記第1所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第2所定時間を計時する第2タイマー回路、を更に備え、前記異物載置判断部は、前記第2タイマー回路が前記第2所定時間を計時する間の前記送電コイルへの送電電流の大きさが所定の異物検知閾値を超える場合に、前記所定の載置面に前記受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知する、電力伝送システムである。 Further, according to an embodiment of the present invention, the power receiving device includes a second timer circuit that counts a second predetermined time after counting the first predetermined time or after successful authentication with the power transmission device. The foreign object placement determination unit further includes the predetermined foreign object detection value when a magnitude of a power transmission current to the power transmission coil exceeds a predetermined foreign object detection threshold while the second timer circuit measures the second predetermined time. It is an electric power transmission system which detects that metal foreign objects other than the said power receiving apparatus were mounted in this mounting surface.
この構成によれば、電力伝送システムでは、送電装置は、第2タイマー回路が第2所定時間を計時する間に送電コイルへの送電電流の大きさが所定の異物検知閾値を超える場合には、送電装置におけるインピーダンスが低下したと考えられるので、載置面に受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知することができる。 According to this configuration, in the power transmission system, when the magnitude of the power transmission current to the power transmission coil exceeds the predetermined foreign object detection threshold while the second timer circuit measures the second predetermined time, Since it is considered that the impedance in the power transmission device has decreased, it is possible to detect that a metal foreign object other than the power receiving device is placed on the placement surface.
また、本発明の一実施形態は、前記異物載置判断部は、前記第2タイマー回路が前記第2所定時間を計時してから所定猶予期間が経過するまでの間の前記送電コイルへの送電電流が前記異物検知閾値を超える場合に、前記所定の載置面に前記受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知し、前記送電電流制御部は、前記金属異物が前記所定の載置面上に載置されたことが前記異物載置判断部により判断された場合に、前記第2タイマー回路が前記第2所定時間を計時してからの前記連続的な送電電流から前記間欠的な送電電流に切り替える、電力伝送システムである。 In one embodiment of the present invention, the foreign object placement determining unit transmits power to the power transmission coil from when the second timer circuit measures the second predetermined time until a predetermined grace period elapses. When the current exceeds the foreign object detection threshold, it is detected that a metallic foreign object other than the power receiving device is placed on the predetermined placement surface, and the power transmission current control unit detects that the metallic foreign object is the predetermined placement surface. When the foreign object placement determining unit determines that the object is placed on the placement surface, the second timer circuit intermittently calculates the second predetermined time from the continuous power transmission current. This is a power transmission system that switches to a different transmission current.
この構成によれば、電力伝送システムでは、送電装置は、第2タイマー回路が第2所定時間を計時してから所定猶予期間が経過するまでの間の送電コイルへの送電電流が異物検知閾値を超える場合には、送電装置におけるインピーダンスが低下したままの状態が継続していると考えられるので、載置面に受電装置以外の金属異物が載置されたことを高い確度で検知することができる。また、送電装置は、金属異物が所定の載置面上に載置されたことを判断した場合に、第2タイマー回路が第2所定時間を計時してからの連続的な送電電流から間欠的な送電電流に切り替えるので、消費電力の増大を抑制することができる。 According to this configuration, in the power transmission system, the power transmission device causes the power transmission current to the power transmission coil from the time when the second timer circuit measures the second predetermined time until the predetermined grace period elapses to set the foreign object detection threshold value. In the case of exceeding, it is considered that the state where the impedance in the power transmission device is lowered is continued, so that it is possible to detect with high accuracy that the metal foreign object other than the power receiving device is placed on the placement surface. . Further, when the power transmission device determines that the metal foreign object has been placed on the predetermined placement surface, the power transmission device intermittently starts from the continuous power transmission current after the second timer circuit measures the second predetermined time. Therefore, the increase in power consumption can be suppressed.
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 While various embodiments have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、送電装置に接近した場合に、一定時間にわたって定電流を流すことで送電装置におけるインピーダンスの変化を大きくさせ、送電装置の載置面に載置されたことを認識させる受電装置、受電方法及び電力伝送システムとして有用である。 The present invention relates to a power receiving device and a power receiving device that, when approaching a power transmission device, increase a change in impedance in the power transmission device by flowing a constant current over a certain period of time, and recognize that the power receiving device is mounted on the mounting surface. It is useful as a method and power transmission system.
10 送電装置
11 コントロールCPU
12、25 給電IC
13 ドライブ回路
14 インバータ回路
15 LPF
16 搭載検知回路
17、21 共振用コンデンサ
18 異物検知回路
20 受電装置
22 整流平滑回路
23 DC/DC
24 チャージャ
26 定電流回路
I 送電電流
Ith1 定電流動作閾値
RxC 受電コイル
TM1、TM2 タイマー回路
TxC 送電コイル
10
12, 25 Power supply IC
13
16 On-
24
Claims (15)
前記送電装置における間欠的な送電電流に応じて前記受電コイルで受電される間欠送電電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第1所定時間を計時する第1タイマー回路と、
前記第1タイマー回路が前記第1所定時間を計時する間、前記第1タイマー回路からの動作制御信号に応じて、前記送電装置のインピーダンスが小さくなるように所定の定電流が流れ、前記第1所定時間が経過すると前記送電装置のインピーダンスが大きくなるよう定電流動作を停止する定電流回路と、を備える、
受電装置。 A power receiving coil for receiving a non-contact power from the power transmission device,
A first timer circuit for measuring a first predetermined time when an induced voltage corresponding to the intermittent transmission power received by the power receiving coil exceeds a predetermined value according to an intermittent transmission current in the power transmission device ;
While the first timer circuit measures the first predetermined time , a predetermined constant current flows so as to reduce the impedance of the power transmission device in accordance with an operation control signal from the first timer circuit . A constant current circuit that stops constant current operation so that the impedance of the power transmission device increases when a predetermined time elapses ,
Power receiving device.
前記受電コイルで受電される電力信号に対して整流処理及び平滑処理を行う整流平滑回路と、を備える受電装置であって、A power receiving device comprising: a rectifying / smoothing circuit that performs rectification processing and smoothing processing on a power signal received by the power receiving coil;
前記受電装置は、The power receiving device is:
前記整流平滑回路からの出力を基に、前記送電装置から送電された電力を充電池に充電し、又は前記受電装置のシステムを動作させる充電部と、Based on the output from the rectifying and smoothing circuit, charging the rechargeable battery with the power transmitted from the power transmitting device, or operating the system of the power receiving device;
前記送電装置における間欠的な送電電流に応じて前記受電コイルで受電される間欠送電電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第1所定時間を計時する第1タイマー回路と、A first timer circuit for measuring a first predetermined time when an induced voltage corresponding to the intermittent transmission power received by the power receiving coil exceeds a predetermined value according to an intermittent transmission current in the power transmission device;
前記整流平滑回路から前記充電部への電力供給線から分岐して前記整流平滑回路と前記受電装置の接地部との間に配置され、前記第1タイマー回路が前記第1所定時間を計時する間、前記第1タイマー回路からの動作制御信号に応じて、所定の定電流が流れる定電流回路と、をさらに備える、While being branched from the power supply line from the rectifying / smoothing circuit to the charging unit and disposed between the rectifying / smoothing circuit and the grounding unit of the power receiving apparatus, the first timer circuit measures the first predetermined time. A constant current circuit through which a predetermined constant current flows according to an operation control signal from the first timer circuit,
受電装置。Power receiving device.
前記第1タイマー回路が前記第1所定時間の計時を開始した後、前記所定の定電流に基づく連続的な送電電流に応じた電力の信号に所定の認証信号が重畳された伝送信号を基に、前記送電装置との間で認証する認証部、を更に備える、
受電装置。 The power receiving device according to claim 1 or 2 ,
After the first timer circuit starts measuring the first predetermined time, based on a transmission signal in which a predetermined authentication signal is superimposed on a power signal corresponding to a continuous transmission current based on the predetermined constant current An authentication unit that authenticates with the power transmission device,
Power receiving device.
前記受電コイルで受電される電力に応じた誘起電圧を所定の直流電圧に変圧する直流変圧部と、
前記第1所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第2所定時間を計時する第2タイマー回路と、を更に備え、
前記第2タイマー回路が前記第2所定時間を計時する間、前記受電コイルと前記直流変圧部との間は非導通である、
受電装置。 The power receiving device according to claim 3 ,
A DC transformer that transforms an induced voltage corresponding to the power received by the power receiving coil into a predetermined DC voltage;
A second timer circuit for measuring a second predetermined time after the first predetermined time is measured or after successful authentication with the power transmission device,
While the second timer circuit measures the second predetermined time, the power receiving coil and the direct current transformer are non-conductive.
Power receiving device.
前記誘起電圧を所定の直流電圧に変圧する直流変圧部と、
前記第1所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第2所定時間を計時する第2タイマー回路と、
前記受電コイルにより受電された電力を基に、充電池を充電する充電制御部と、を更に備え、
前記充電制御部は、
前記第2タイマー回路が前記第2所定時間を計時した後、前記送電装置から連続的に送電される電力を基に、前記受電コイルとの間が導通となった前記直流変圧部を介して、前記充電池に充電させる、
受電装置。 The power receiving device according to claim 3 ,
A DC transformer that transforms the induced voltage into a predetermined DC voltage;
A second timer circuit for measuring a second predetermined time after counting the first predetermined time or after successful authentication with the power transmission device;
A charge control unit for charging the rechargeable battery based on the power received by the power receiving coil; and
The charge controller is
After the second timer circuit has timed the second predetermined time, based on the electric power continuously transmitted from the power transmission device, through the DC transformer unit that has become conductive with the power receiving coil, Charging the rechargeable battery,
Power receiving device.
間欠的な送電電流に応じた間欠送電電力を送電装置から非接触で受電コイルにおいて受電するステップと、
前記受電コイルにより受電された前記間欠送電電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第1タイマー回路において第1所定時間を計時するステップと、
前記第1タイマー回路が前記第1所定時間を計時する間、前記第1タイマー回路からの動作制御信号に応じて、前記送電装置のインピーダンスが小さくなるように定電流回路において所定の定電流が流れるステップと、
前記第1所定時間が経過すると前記送電装置のインピーダンスが大きくなるよう前記定電流回路の動作を停止するステップと、を有する、
受電方法。 A power receiving method in a power receiving device,
Receiving the intermittent transmission power corresponding to the intermittent transmission current in the power receiving coil from the power transmission device in a contactless manner;
A step of measuring a first predetermined time in a first timer circuit when an induced voltage corresponding to the intermittent transmission power received by the power receiving coil exceeds a predetermined value;
While the first timer circuit measures the first predetermined time, a predetermined constant current flows in the constant current circuit so as to reduce the impedance of the power transmission device according to an operation control signal from the first timer circuit. Steps,
Stopping the operation of the constant current circuit so as to increase the impedance of the power transmission device after the first predetermined time has elapsed ,
Power receiving method.
間欠的な送電電流に応じた間欠送電電力を送電装置から非接触で受電コイルにおいて受電するステップと、Receiving the intermittent transmission power corresponding to the intermittent transmission current in the power receiving coil from the power transmission device in a contactless manner;
前記受電コイルで受電される電力信号に対して整流平滑回路において整流処理及び平滑処理を行うステップと、Performing a rectification process and a smoothing process on a power signal received by the power reception coil in a rectification smoothing circuit;
充電部において前記整流平滑回路からの出力を基に、前記送電装置から送電された電力を充電池に充電し、又は前記受電装置のシステムを動作させるステップと、を有する受電方法であって、Charging a rechargeable battery with electric power transmitted from the power transmission device based on an output from the rectifying and smoothing circuit in a charging unit, or operating a system of the power reception device,
前記受電方法は、The power receiving method is:
前記送電装置における間欠的な送電電流に応じて前記受電コイルで受電される間欠送電電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第1タイマー回路において第1所定時間を計時するステップと、Measuring a first predetermined time in a first timer circuit when an induced voltage corresponding to the intermittent transmission power received by the power receiving coil exceeds a predetermined value according to an intermittent transmission current in the power transmission device; ,
前記整流平滑回路から前記充電部への電力供給線から分岐して前記整流平滑回路と前記受電装置の接地部との間に配置された定電流回路において、前記第1タイマー回路が前記第1所定時間を計時する間、前記第1タイマー回路からの動作制御信号に応じて、所定の定電流が流れるステップと、をさらに有する、In the constant current circuit that is branched from the power supply line from the rectifying / smoothing circuit to the charging unit and disposed between the rectifying / smoothing circuit and the grounding unit of the power receiving device, the first timer circuit includes the first predetermined circuit. A step of causing a predetermined constant current to flow in response to an operation control signal from the first timer circuit while measuring time.
受電方法。Power receiving method.
前記送電装置は、
間欠的な送電電流に応じた電力を非接触で送電する送電コイルと、
前記受電装置が所定の載置面上に載置されたことを検知する載置検知部と、を備え、
前記受電装置は、
前記送電コイルから送電された電力を受電する受電コイルと、
前記受電コイルにより受電された電力に応じた誘起電圧が所定値を超えた場合に、第1所定時間を計時する第1タイマー回路と、
前記第1タイマー回路が前記第1所定時間を計時する間、前記第1タイマー回路からの動作制御信号に応じて、所定の定電流が流れる定電流回路と、を備え、
前記載置検知部は、
前記所定の定電流に基づく前記送電装置におけるインピーダンスの変化に応じて、前記受電装置が前記所定の載置面上に載置されたことを検知する、
電力伝送システム。 A power transmission system including a power transmission device and a power reception device,
The power transmission device is:
A power transmission coil for non-contact power transmission according to intermittent power transmission current;
A placement detector that detects that the power receiving device is placed on a predetermined placement surface;
The power receiving device is:
A power receiving coil for receiving the power transmitted from the power transmitting coil;
A first timer circuit that counts a first predetermined time when an induced voltage corresponding to the power received by the power receiving coil exceeds a predetermined value;
A constant current circuit through which a predetermined constant current flows in response to an operation control signal from the first timer circuit while the first timer circuit measures the first predetermined time;
The above-mentioned position detector is
Detecting that the power receiving device is mounted on the predetermined mounting surface in response to a change in impedance in the power transmitting device based on the predetermined constant current;
Power transmission system.
前記送電装置は、
前記受電装置が前記所定の載置面上に載置されたことが前記載置検知部により検知された後、前記所定の定電流に基づく連続的な送電電流に応じた電力の信号に所定の認証信号を重畳した伝送信号を前記送電コイルから送電し、
前記受電装置は、
前記第1タイマー回路が前記第1所定時間の計時を開始した後、前記送電コイルから送電された前記伝送信号を基に、前記送電装置との間で認証する認証部、を更に備える、
電力伝送システム。 The power transmission system according to claim 8 ,
The power transmission device is:
After the placement detector detects that the power receiving device is placed on the predetermined placement surface, the power signal corresponding to the continuous transmission current based on the predetermined constant current is set to a predetermined value. Transmitting a transmission signal superimposed with an authentication signal from the power transmission coil,
The power receiving device is:
An authentication unit that authenticates with the power transmission device based on the transmission signal transmitted from the power transmission coil after the first timer circuit starts measuring the first predetermined time;
Power transmission system.
前記受電装置は、
前記誘起電圧を所定の直流電圧に変圧する直流変圧部と、
前記第1所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第2所定時間を計時する第2タイマー回路と、
前記受電コイルにより受電された電力を基に、充電池を充電する充電制御部と、を更に備え、
前記送電装置は、
前記第2所定時間が経過した後、連続的な送電電流に基づく電力を非接触で前記送電コイルから送電し、
前記充電制御部は、
前記第2タイマー回路が前記第2所定時間を計時した後、前記送電コイルから送電される電力を基に、前記受電コイルとの間が導通となった前記直流変圧部を介して、前記充電池に充電させる、
電力伝送システム。 The power transmission system according to claim 9 ,
The power receiving device is:
A DC transformer that transforms the induced voltage into a predetermined DC voltage;
A second timer circuit for measuring a second predetermined time after counting the first predetermined time or after successful authentication with the power transmission device;
A charge control unit for charging the rechargeable battery based on the power received by the power receiving coil; and
The power transmission device is:
After the second predetermined time has elapsed, power based on continuous power transmission current is transmitted from the power transmission coil in a contactless manner,
The charge controller is
After the second timer circuit measures the second predetermined time, the rechargeable battery is connected to the rechargeable battery via the direct current transformer that is electrically connected to the power receiving coil based on the power transmitted from the power transmitting coil. To charge,
Power transmission system.
前記送電装置は、
前記送電コイルへの送電電流の大きさと、前記受電装置との間の認証の成否とを基に、前記所定の載置面に前記受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知する異物載置判断部と、
前記金属異物が前記所定の載置面上に載置されたことが前記異物載置判断部により判断された後、所定期間にわたって前記間欠的な送電電流の出力周期を増加させる送電電流制御部と、を更に備える、
電力伝送システム。 The power transmission system according to claim 9 ,
The power transmission device is:
A foreign object that detects that a metal foreign object other than the power receiving device is placed on the predetermined placement surface based on the magnitude of the power transmission current to the power transmission coil and the success or failure of authentication with the power receiving device. A placement determination unit;
A power transmission current control unit configured to increase an output period of the intermittent power transmission current over a predetermined period after the foreign material placement determination unit determines that the metal foreign matter is placed on the predetermined placement surface; , Further comprising
Power transmission system.
前記送電電流制御部は、
前記送電装置と前記受電装置との間の認証が前記所定期間において失敗した場合に、前記間欠的な送電電流の出力周期を減少させる、
電力伝送システム。 The power transmission system according to claim 11 ,
The transmission current controller is
When the authentication between the power transmission device and the power reception device fails in the predetermined period, the output cycle of the intermittent power transmission current is decreased.
Power transmission system.
前記送電電流制御部は、
前記出力周期が増加した後の前記送電電流が所定の異物検知閾値未満となった場合には、前記間欠的な送電電流の出力周期を減少させる、
電力伝送システム。 The power transmission system according to claim 11 ,
The transmission current controller is
When the transmission current after the output cycle has increased is less than a predetermined foreign object detection threshold, the output cycle of the intermittent transmission current is decreased,
Power transmission system.
前記受電装置は、
前記第1所定時間の計時後又は前記送電装置との間の認証が成功した後、第2所定時間を計時する第2タイマー回路、を更に備え、
前記異物載置判断部は、
前記第2タイマー回路が前記第2所定時間を計時する間の前記送電コイルへの送電電流の大きさが所定の異物検知閾値を超える場合に、前記所定の載置面に前記受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知する、
電力伝送システム。 The power transmission system according to claim 11 ,
The power receiving device is:
A second timer circuit for measuring a second predetermined time after counting the first predetermined time or after successful authentication with the power transmission device,
The foreign object placement determination unit includes:
A metal other than the power receiving device on the predetermined placement surface when the magnitude of the power transmission current to the power transmission coil exceeds the predetermined foreign object detection threshold while the second timer circuit measures the second predetermined time. Detect that a foreign object has been placed,
Power transmission system.
前記異物載置判断部は、
前記第2タイマー回路が前記第2所定時間の計時を終了してから所定猶予期間が経過するまでの間の前記送電コイルへの送電電流が前記異物検知閾値を超える場合に、前記所定の載置面に前記受電装置以外の金属異物が載置されたことを検知し、
前記送電電流制御部は、
前記金属異物が前記所定の載置面上に載置されたことが前記異物載置判断部により判断された場合に、前記第2タイマー回路が前記第2所定時間を計時してからの前記連続的な送電電流から前記間欠的な送電電流に切り替える、
電力伝送システム。
The power transmission system according to claim 14 ,
The foreign object placement determination unit includes:
When the second timer circuit finishes counting the second predetermined time and the power transmission current to the power transmission coil after the predetermined grace period elapses exceeds the foreign object detection threshold, the predetermined placement Detecting that a metal foreign object other than the power receiving device is placed on the surface,
The transmission current controller is
When the foreign matter placement determination unit determines that the metallic foreign matter has been placed on the predetermined placement surface, the second timer circuit counts the second predetermined time. Switching from a normal transmission current to the intermittent transmission current,
Power transmission system.
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